Ressources en uranium

Visualisez cette carte

Résumé

L’uranium est un élément que l’on retrouve communément dans la croûte terrestre, les sols et les océans. Les ressources en uranium proviennent de gîtes naturels qui peuvent contenir des concentrations suffisantes d’uranium afin de soutenir des travaux d’exploitation minière. Le Canada possède environ 8 % des ressources mondiales en uranium non exploitées, mais on y effectue environ 25 % de la production primaire, à l’échelle mondiale. Les mines d’uranium au Canada se trouvent dans le bassin d’Athabasca au nord de la Saskatchewan, dont la teneur de minerai peut aller jusqu’à 21 % d’uranium métallique, ce qui dépasse largement les quantités retrouvées dans tous les autres gîtes au monde. L’industrie nucléaire fournit environ 15 % de l’énergie électrique au Canada (50 % pour l’Ontario). La carte montre les districts ayant un potentiel d’exploitation d’uranium, de petites occurrences d’uranium, l’emplacement des mines d’uranium et les infrastructures et l’emplacement des installations nucléaires qui génèrent de l’énergie électrique.

L’uranium dans l’histoire canadienne

Tout d’abord, au Canada entre 1931 et 1940, l’uranium était récupéré en tant que sous-produit du radium, exploité à des fins médicales. Puis, dans les années 40, pour soutenir l’effort de guerre, l’uranium est devenu une substance recherchée lorsque l’uranium très enrichi et les technologies spécialisées ont été utilisés pour la fabrication d’armement. Ce qui a amené la mise en place de mesures de sécurité internationales et de la non-prolifération afin de protéger la population contre toutes menaces militaires éventuelles. Au même moment, on reconnaissait le potentiel de l’uranium en tant que source d’énergie pour la production d’électricité. On concentre alors les recherches sur les réacteurs avitaillés en uranium. Depuis l’ouverture de la première centrale nucléaire au Canada, en 1962 à Rolphton (Ontario), ainsi que l’ouverture subséquente d’autres centrales au Canada et ailleurs dans le monde, l’utilisation principale de l’uranium est de générer de l’électricité.

L’extraction de l’uranium au Canada

L’uranium était initialement extrait à partir de gisements filoniens dans les districts de Port Radium, dans les Territoires du Nord-Ouest, et de Beaverlodge, en Saskatchewan, et à partir de gisements de pegmatites granitiques près de Bancroft, en Ontario. Dans les années 80, ces mines étaient déjà toutes fermées. Par la suite, d’autres mines importantes ont été développées dans les anciens gisements de placers à Elliot Lake, en Ontario. L’exploitation à Elliot Lake s’est faite jusqu’en 1996 où elle a cessé d’être rentable en grande partie à cause de la découverte de gisements d’uranium à teneur élevée dans le bassin sédimentaire Protérozoïque d’Athabasca. L’exploitation de l’uranium demeure importante dans le district d’Athabasca (au nord de la Saskatchewan) où l’on y effectue de nouvelles découvertes chaque année.

La plupart des districts d’uranium connus ont été récemment explorés à nouveau en raison des prix mondiaux et de la prévision de la demande à long terme qui sont plus élevés qu’auparavant. Les districts associés aux bassins sédimentaires à couches horizontales du Protérozoïque sont les plus prometteurs, suivis par les gisements que l’on retrouve dans les anciennes roches volcaniques fortement déformées de la ceinture minérale centrale du Labrador. Comme le montre la carte, on retrouve de nombreuses autres petites occurrences d’uranium dispersées un peu partout, puisqu’il est un élément commun de la surface terrestre. Le terme général «occurrence», utilisé sur la carte, comprend toutes les concentrations locales d’uranium plus grandes que les concentrations de fond. Quelques rares occurrences peuvent être développées, après de nombreuses années d’exploration, en des gisements de taille, de concentration et de composition suffisantes pour être exploités de manière sécuritaire, rentable et sans répercussion environnementale.

L’uranium peut être extrait des roches par des méthodes d’exploitation souterraine ou à ciel ouvert et par des méthodes de dissolution (lixiviation in situ). Actuellement, au nord de la Saskatchewan, le minerai de la mine souterraine de McArthur River est concassé sous terre puis, transporté sous forme de boue, dans des conteneurs blindés, jusqu’à l’usine de concentration de la mine de Key Lake. Le minerai de la mine souterraine d’Eagle Point est, quant à lui, concassé à la surface puis, transporté à l’usine de concentration de la mine de Rabbit Lake, située non loin de là. À la mine de McClean Lake, le minerai est extrait à ciel ouvert et transporté, tout près, à l’usine JEB. À l’usine, le minerai est broyé et passe par différents procédés chimiques afin d’isoler l’uranium.

Transformation de l’uranium

Le traitement du minerai d’uranium, à l’usine, donne un concentré d’oxyde d’uranium communément appelé « yellowcake ». Plusieurs autres traitements sont nécessaires avant d’obtenir un combustible nucléaire. Le concentré d’uranium (yellowcake) est transporté dans des fûts d’acier à bague d’étanchéité, de l’usine à la raffinerie située à Blind River (Ontario), où les concentrés y sont encore traités afin d’éliminer les impuretés pour ensuite les convertir, par un procédé chimique, en trioxyde d’uranium (U0₃). Ce dernier est transporté par camion à Port Hope (Ontario) où il est converti en dioxyde d’uranium (uranium naturel), substance utilisée au Canada, ou converti en hexafluorure d’uranium à des fins d’exportation vers les États-Unis, le Royaume-Uni et la France, qui eux s’en servent pour produire l’uranium enrichi (enrichi en isotope ²³⁵U) nécessaire au fonctionnement de leurs réacteurs.

Pour fabriquer les grappes de combustible pour le réacteur nucléaire CANDU, de conception canadienne, le dioxyde d’uranium est transporté dans des fûts d’acier et envoyé à l’un des deux fabricants de combustible soit, Cameco Fuel Manufacturing Inc. situé à Port Hope (Ontario) ou General Electric Hitachi Nuclear Energy Canada Inc. (GE-Hitachi), qui opère à Toronto et à Peterborough (Ontario).

L’uranium comme source d’énergie

Les besoins en combustibles des réacteurs nucléaires à travers le monde influencent grandement la demande d’uranium à l’échelle mondiale. Actuellement, il existe 439 réacteurs nucléaires à travers le monde, en plus des 41 en construction. L’énergie nucléaire fournit environ 2,6 millions de mégawatts d’électricité, qui représente environ 16% de l’approvisionnement de base en électricité, à l’échelle mondiale (Agence pour l’énergie nucléaire, Perspectives de l’énergie nucléaire, 2008, p. 49). Cinq centrales nucléaires équipées de 22 réacteurs CANDU fournissent environ 15% de l’électricité au Canada dont 50% en Ontario, 30% au Nouveau-Brunswick et 3% au Québec. Le combustible épuisé est entreposé dans des piscines ou des silos de stockage à sec, fait de béton, sur le site même. Les réacteurs sont arrêtés périodiquement pour assurer une maintenance systématique ou pour y effectuer une remise en état.

Tableau 1. Réacteurs CANDU au Canada

L’uranium, dans les réacteurs CANDU, est utilisé sous forme de pastilles de combustible qui sont montées en parallèle dans des crayons pour donner des grappes de combustible. Au cœur des réacteurs CANDU, les grappes de combustible sont intégrées dans des tubes pressurisés contenant de l’eau lourde comme modérateur. Les atomes de l’uranium 235 (faible proportion du combustible à uranium naturel) sont facilement fragmentés en deux par un neutron en mouvement, qui relâche de façon simultanée deux ou trois nouveaux neutrons, qui eux fragmentent d’autres atomes et entraînent ainsi une réaction de fission en chaîne. Cette réaction en chaîne contrôlée se produit des millions de fois au cours du processus qui chauffe le modérateur à eau lourde. Ce dernier est enfermé dans un contenant sous pression pour l’empêcher de bouillir. Les barres de commande, composées de matériaux qui absorbent les neutrons, modèrent le taux de fission et, par le fait même, la production de chaleur. Un autre type de barre, les barres de sécurité, sont utilisés pour arrêter la réaction en chaîne.

En plus de produire de la chaleur, la réaction en chaîne génère des sous-produits radioactifs. Par conséquent, le cœur du réacteur est entouré d’une structure de confinement et d’autres dispositifs de sécurité afin de prévenir les fuites et d’éviter des niveaux dangereux d’exposition. L’eau lourde chauffée passe à travers un échangeur de chaleur, qui lui produit de la vapeur en chauffant un autre cycle d’eau normal. La vapeur active de grandes turbines qui sont connectées à des bobines magnétiques, qui elles produisent le courant électrique qui passe dans le réseau électrique. Après avoir activé les turbines, la vapeur se condense et la chaleur perdue est transférée dans un autre cycle de refroidissement par eau. Puisque l’énergie thermique est générée sans la combustion de combustibles tels le charbon ou le gaz naturel, les centrales nucléaires produisent peu d’émission de CO_2.

L’Énergie atomique du Canada limitée (EACL) est une société d’État qui conçoit, vend, met sur le marché et construit des réacteurs CANDU. Leurs laboratoires sur la recherche nucléaire sont situés à Chalk River et Sheridan Park (Ontario).

Le rôle de l’uranium dans la médicine nucléaire

L’uranium peut servir à produire des substances radioactives comme des isotopes à des fins médicales pour le diagnostic et le traitement de certaines maladies et qui peuvent être administrés, de façon sécuritaire, aux patients. Ces isotopes sont produits (en même temps que d’autres radio-isotopes) lorsque l’uranium est bombardé de neutrons dans le cœur du réacteur nucléaire de recherche. Dans le domaine de la médecine nucléaire, ces isotopes sont administrés aux patients sous forme de produits radiopharmaceutiques. Une fois ingérés par le patient, les isotopes émettent de l’énergie pouvant être captée sur film lors de la visualisation diagnostique. Ils peuvent également servir à traiter des tumeurs ou à arrêter la croissance d’un cancer. Selon Santé Canada, environ 300 doses thérapeutiques d’isotopes sont d’administrées et 30 000 tests de diagnostic sont effectués chaque semaine, au Canada. Le réacteur canadien NRU, situé à Chalk River, fournit jusqu’à 50% des isotopes à des fins médicales, à l’échelle internationale, venant ainsi en aide à 76 000 personnes chaque jours, 27 millions de personnes par année et ce, dans plus de 80 pays.

L’uranium et la non-prolifération

Le Canada s’est engagé à utiliser l’énergie nucléaire à des fins pacifiques. En tant que signataires du Traité sur la non-prolifération des armes nucléaires (TNP), le Canada et plusieurs autres pays ont mis sur pieds des mécanismes et des procédures de sécurité qui contrôlent l’enrichissement de l’uranium et empêchent l’utilisation militaire des technologies spécialisées. Le Canada ne compte aucune usine d’enrichissement de l’uranium.

La Commission canadienne de sûreté nucléaire

La Commission canadienne de sûreté nucléaire (CCSN) est responsable de la réglementation relative au développement et à la production de l’énergie et des substances nucléaires au Canada. La CCSN met donc en place des règlements, en ce qui a trait à l’utilisation de l’énergie et des matériaux nucléaires, afin d’éviter tout danger inacceptable pour la santé et la sécurité des Canadiens et pour l’environnement et afin de respecter l’engagement international du Canada à utiliser l’énergie nucléaire à des fins pacifiques. La Commission relève de Ressource naturelles Canada.

Grâce aux programmes de licences et de conformité, les employés de la CCSN s’assurent que les opérations nucléaires sont conformes aux règlements de sûreté et de sécurité. La CCSN effectue des évaluations environnementales, selon la Loi canadienne sur l’évaluation environnementale (LCEE), et met en place des normes de sûreté et de sécurité conjointement avec l’Agence internationale de l’énergie atomique (AIEA) et d’autres pays membres.